供熱系統蒸汽流量產生偏差的原因及改善措施

段小文　丁建南　竇奇　陳振宇

【摘??要】基于供熱系統蒸汽流量偏差產生原因，分析實際工況和設計工況的差異，對供熱系統的流量設備的設計選型或計算方案進行優化，提出了改善流量測量偏差的技術措施。

【關鍵詞】蒸汽流量;差異;優化;技術措施;

Causes?of?deviation?of?steam?flow?in?heating?system?and?improvement?measures

0?引言

某公司對外供熱熱源主要由1臺抽凝式汽輪機、1臺背壓式汽輪機、熱站2臺40t/h中壓燃氣鍋爐以及1臺45t/h低壓燃氣鍋爐組成，目前對外供熱主要由熱站中壓燃氣鍋爐提供熱源。

本文主要對該公司供熱系統的熱站鍋爐及低壓蒸汽管道流量偏差原因進行分析，并根據設計工況與實際工況的差異，提出設備選型改進或通過調整流量計算參數等技術措施，進一步改善各流量測點偏差問題，為設備優化及技術改進提供依據。

1?供熱系統流量的現狀以及存在的問題

1.1?低壓供熱蒸汽母管對外供熱蒸汽流量測量現狀及問題

低壓供熱蒸汽母管尺寸Ф530x13、工作壓力1.2?MPa、工作溫度355℃，設計為流量孔板測量其蒸汽流量，安裝方式為法蘭連接。在實際使用中存在如下問題：（1）因設計初期工藝提資的工況參數與后續投產后實際工況存在較大出入，導致孔板流量設計量程過大，實際使用時在供熱流量低時精度極差，基本無法有效測量。（2）因流量孔板測量的重復性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難于提高;孔板以內孔銳角線來保證精度，因此對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，且壓損較大，目前供熱蒸汽母管流量孔板已使用兩年，節流件沖刷磨損逐年遞增，測量精度逐年下降。

因對外供熱基本長周期運行，流量孔板設備更換的時間窗口期極為有限，為避免管損數據無法計算，為此，我們根據現有的流量孔板節流孔尺寸進行了最大限度的參數調整，通過流量孔板計算軟件重新定義了流量計算書，把量程調整到160t/h（如表1：對外供熱蒸汽流量孔板流量計算書參數調整），目前測量偏差比調整前要小很多，因常用流量基本在調整后量程范圍的30%以內，測量精度上難以保障，后續還需重新進行設備選型，使測量裝置與實際工藝參數相匹配。

表1：對外供熱蒸汽流量孔板流量計算書參數調整

1.2?熱站鍋爐兩個蒸汽流量測量現狀及問題

熱站鍋爐給水流量、熱站鍋爐出口主蒸汽流量、熱站低壓母管流量在測量方式上均采用標準孔板，且鍋爐出口主蒸汽流量受現場管道布置條件所限，安裝位置并不理想，所以在實際的使用中問題較多。以#1熱站鍋爐110%、85%負荷運行時實時工況參數進行分析，選取鍋爐給水、鍋爐出口蒸汽、熱站低壓母管及熱網遠程監控系統兩種負荷段的實時工況參數，統計瞬時數據如下表2：

表2：熱站#1鍋爐110%、85%負荷運行時供熱系統參數統計

綜合上述統計數據可以出，正常按工藝流程來說，因鍋爐連排疏水、除氧加熱再循環、供熱管道自動疏水等系統損耗，總體來看應該是按上述表格排序流量數值會逐級遞減，但實際熱站至供熱聯箱低壓主蒸汽流量數值最大，因此接下來我們要針對熱站鍋爐主蒸汽流量和熱站至供熱聯箱低壓主蒸汽流量測點的偏差問題進行分析并著手改善。

1.3?熱站鍋爐區域流量測量問題及分析

通常來說，沒有嚴格按照規定進行選型或安裝不當是導致孔板流量計產生誤差的主要因素。首先我們對設備選型問題進行核實，根據鍋爐110%負荷運行時實際工況及設計參數進行分析，如下表3：

表3：鍋爐110%負荷運行時實際工況與設計工況

通過上述表格參數可以看出：

（1）熱站#1爐主蒸汽流量設計壓力遠高于實際能達到的壓力，對流量計算存在一定的偏差;

（2）熱站低壓母管至供熱聯箱蒸汽流量設計溫度為250℃，遠低于實際工況溫度，對應該工況下的蒸汽密度與實際蒸汽密度有較大偏差，導入公式計算出的實際流量存在較大誤差，需要對流量計算書重新核算。

其次對現場流量孔板安裝情況進行了排查，發現因熱站管道布置問題，鍋爐主蒸汽流量該流量孔板安裝在垂直管道上，蒸汽流向從上至下，且主蒸汽電動閥前后管道存在較大變徑，并不是理想的流量孔板安裝位置;安裝上因流量孔板過渡段管至凝液罐管路布置工藝差、凝液罐高度不一致、凝液罐安裝高度低于取壓口、引壓管布置不合理等現場多種不規范的安裝工藝均對流量測量存在一定的干擾，最終對流量測量產生一定的偏差，通過對現場兩側凝液罐高度重新調整、取壓管路坡度修正等改善措施，這部分偏差是可以減少的。

2?供熱系統流量的改善方案

2.1?熱站流量孔板工況參數優化及流量計算書修正

根據熱站鍋爐運行時各實際工況，對熱站3套流量孔板運行工況參數進行了優化，修正流量范圍、工況溫度、工況壓力，再結合原有孔板開孔尺寸等參數，導入到基于ISO?5167-2?2003國際標準開發的專用流量孔板計算軟件中，重新核算各流量孔板流量計算書，計算出差壓限值。然后調整DCS系統組態內部流量計算參數，重新遷移就地差壓變送器量程范圍。

觀察修正后的供熱系統在#1鍋爐110%負荷運行時鍋爐給水、鍋爐出口、至供熱聯箱、熱站低壓母管介質的工況參數，通過參數可以（如下表5）看出熱站鍋爐三個流量測點準確性較之前有很大的改觀。

熱站#1鍋爐主蒸汽流量較熱站至供熱聯箱低壓主蒸汽流量有2-3t/h偏差，考慮熱站鍋爐工藝系統損耗及蒸汽除氧加熱循環所需蒸汽流量（因汽包連排疏水及除氧加熱循環未安裝流量測量裝置，該部分流量無法監視），工藝流程損耗跟上述偏差還是比較接近的，故流量參數調整后熱站鍋爐三個不同的流量總體來說還是比較準確的。

取一定時段內3個蒸汽流量的曲線（如圖1）進行觀察，發現變化趨勢和偏差基本保持了一致，不會有太大范圍的波動。

3?結語

在對孔板流量計進行選型或安裝之前，一定要把介質的實際工況、安裝環境了解清楚，再根據實際情況來做出選型并制定安裝方案，避免流量測量上產生較大的誤差。通過對上述流量孔板因選型問題而導致測量出現偏差的處理過程來看，我們可以根據孔板開孔尺寸系數以及現場實際工況參數等關鍵數據進行流量計算書修正，在不更換流量孔板的情況下，實現了流量測量偏差的有效控制，在一定程度上避免了因更換流量孔板設備所帶來的經濟損失和人力成本。

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（作者單位：國家能源集團湖州南潯天然氣熱電有限公司）